DE102014200906A1 - Pipe connection, in particular for a heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung (30), insbesondere für einen Wärmeübertrager, mit einem in einem Anschlussstutzen (38) angeordneten Rohrende (32), wobei an dem Rohrende (32) eine nach außen ragende, zumindest abschnittsweise, umlaufende Sicke (34) ausgebildet ist, und zeichnet sich dadurch aus, dass der Anschlussstutzen (38) einen ersten Anschlussstutzen-Abschnitt (66, 76, 110, 78, 80, 82, 84; 112, 114) aufweist, der radial deformierbar ist und einen ersten radial deformierbaren Anschlussstutzen-Abschnitt (66, 76, 110; 78, 80, 82, 84; 112, 114) ausbildet, wobei das Rohrende (32) mittels des ersten radial deformierbaren Anschlussstutzen-Abschnitts (66, 76, 110; 78, 80, 82, 84; 112, 114) im Anschlussstutzen (38) gehalten und gesichert ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Wärmeübertrager mit einer solchen Rohrverbindung (30) und ein Verbindungsverfahren zur Herstellung einer Rohrverbindung (30).The invention relates to a pipe connection (30), in particular for a heat exchanger, with a pipe end (32) arranged in a connecting piece (38), wherein an outwardly projecting, at least partially, peripheral bead (34) is formed on the pipe end (32) , and is characterized in that the connecting piece (38) has a first connecting piece section (66, 76, 110, 78, 80, 82, 84, 112, 114) which is radially deformable and has a first radially deformable connecting piece. Section (66, 76, 110, 78, 80, 82, 84, 112, 114), wherein the pipe end (32) by means of the first radially deformable connection piece portion (66, 76, 110, 78, 80, 82, 84 ; 112, 114) in the connection piece (38) is held and secured. The invention further relates to a heat exchanger with such a pipe connection (30) and a connection method for producing a pipe connection (30).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, insbesondere für einen Wärmeübertrager, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung einen Wärmeübertrager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug und ein diesbezügliches Verbindungsverfahren.The invention relates to a pipe connection, in particular for a heat exchanger, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle and a related connection method.
Stand der TechnikState of the art
Wärmeübertrager werden als Heizkörper, beispielsweise in einer Klimaanlage des Kraftfahrzeuges, eingesetzt. Der Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper, ist beispielsweise mit zwei Rohrstutzen ausgestattet, an die Leitungen eines Kühlmittelkreislaufs des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden können. Hierbei sind typischerweise zwei Leitungsanschlüsse an dem Wärmeübertrager vorgesehen. Durch einen Vorlaufanschluss kann warmes Kühlmittel in den Heizkörper gelangen, durch einen Rücklaufanschluss kann das abgekühlte Kühlmittel den Heizkörper wieder verlassen. Hierbei ist es wichtig, dass die Leitungsanschlüsse als fluiddichte, insbesondere kühlmitteldichte, Verbindungen, insbesondere Rohrverbindungen, ausgestaltet sind.Heat exchangers are used as radiators, for example in an air conditioning system of the motor vehicle. The heat exchanger, in particular radiator, is equipped for example with two pipe sockets, can be connected to the lines of a coolant circuit of the motor vehicle. In this case, two line connections are typically provided on the heat exchanger. Through a flow connection, hot coolant can enter the radiator, through a return connection, the cooled coolant can leave the radiator again. It is important here that the line connections are designed as fluid-tight, in particular coolant-tight, connections, in particular pipe connections.
Rohr-Leitungsverbindungen und Rohr/Rohr-Verbindungen an sich sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.Pipe line connections and pipe / pipe connections per se are known in different embodiments.
Beispielsweise zeigt die
Aus der
Die
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention, object, solution, advantages
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Rohrverbindung, insbesondere für einen Wärmeübertrager, und einen verbesserten Wärmeübertrager zu schaffen.It is the object of the invention to provide an improved pipe connection, in particular for a heat exchanger, and an improved heat exchanger.
Dies wird mit einer Rohrverbindung, insbesondere für einen Wärmeübertrager, mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht.This is achieved with a pipe connection, in particular for a heat exchanger, with the features of claim 1.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Rohrverbindung, insbesondere für einen Wärmeübertrager, ein in einem Anschlussstutzen angeordnetes Rohrende auf, wobei das Rohrende eine nach außen ragende, zumindest abschnittsweise umlaufende, Sicke aufweist. Der Anschlussstutzen weist hierbei einen ersten Anschlussstutzen-Abschnitt auf, der radial deformierbar ist und einen ersten radial deformierbaren Anschlussstutzen-Abschnitt ausbildet, wobei das Rohrende mittels des ersten radial deformierbaren Anschlussstutzen-Abschnittes im Anschlussstutzen gehalten, wie fixiert, und gesichert ist. Bevorzugt ist der Anschlussstutzen einem Wasserkasten bzw. Sammelkasten des Wärmetauschers zugeordnet und mit diesem einstückig verbunden oder verbindbar. Mittels des Rohrendes kann der Wärmetauscher an ein Leitungssystem, bevorzugt an ein Kühlmittelleitungssystem angeschlossen werden. Der erste radial deformierbare Anschlussstutzen-Abschnitt ist bevorzugt ein erster, gebördelter oder gebogener Anschlussstutzen-Abschnitt. Durch den ersten radial deformierbaren Anschlussstutzen-Abschnitt kann eine Sicherung des Rohrendes in dem Anschlussstutzen und letztendlich am Wasserkasten erfolgen. Somit ist eine Rohrverbindung entstanden, bei der keine zusätzlichen Schellen, Klemmen, Verschraubungen oder sonstige Sicherungselemente zur Sicherung des Rohrendes im Anschlussstutzen notwendig sind. Das ist vorteilhaft, da es eine Teilvielfalt, insbesondere eine zu lagernde und damit Lagerkapazität benötigende Teilevielfalt, reduzieren kann. Dadurch kann eine Optimierung der Lagerhaltung erreicht werden und letztendlich können Kosten zur Herstellung des Wärmetauschers eingespart werden. Außerdem ist weniger radialer Bauraum für die Rohrverbindung benötigt, da die zusätzlichen, in radialer Richtung Raum ausfüllenden, Klemmen und Schrauben weggefallen sind.In one embodiment of the invention, the pipe connection, in particular for a heat exchanger, a pipe end arranged in a connecting piece, wherein the pipe end has an outwardly projecting, at least partially circumferential, bead. The connecting piece in this case has a first connecting piece section, which is radially deformable and forms a first radially deformable connecting piece section, the tube end being held in the connecting piece by means of the first radially deformable connecting piece section, as is fixed, and secured. Preferably, the connection piece is assigned to a water tank or collecting tank of the heat exchanger and connected to this in one piece or connectable. By means of the tube end, the heat exchanger can be connected to a line system, preferably to a coolant line system. The first radially deformable connection piece section is preferably a first, flanged or bent connection piece section. Due to the first radially deformable connection piece section, a securing of the pipe end in the connection piece and ultimately on the water box can take place. Thus, a pipe connection has been created in which no additional clamps, clamps, fittings or other security elements to secure the pipe end in the connection piece are necessary. This is advantageous since it can reduce a variety of parts, in particular a variety of parts to be stored and thus bearing capacity required. As a result, an optimization of the storage can be achieved and ultimately costs for the production of the heat exchanger can be saved. In addition, less radial space for the pipe connection is required because the additional, radially filling space, terminals and screws have been eliminated.
Der erste radial deformierbare Anschlussstutzen-Abschnitt weist hierbei einen ringförmigen Bereich auf, der ein ringförmiges Segment mit einem ersten Kreissegment und einem zweiten Kreissegment ausbildet. Der erste Anschlussstutzen-Abschnitt kann das Rohrende hierbei umfänglich umschließen. Der ringförmige Bereich ist bevorzugt an einer Seite offen, wobei das Rohrende über den ringförmigen Bereich hinausragt.The first radially deformable connection piece section in this case has an annular region which forms an annular segment with a first circular segment and a second circular segment. The first connection piece section can surround the pipe end in this case circumferentially. The annular region is preferably open on one side, wherein the tube end protrudes beyond the annular region.
Bevorzugt bildet der erste radial deformierbare Anschlussstutzen-Abschnitt eine, das Rohrende umschließende Zylinderfläche mit radial deformierten Bereichen aus. Die Zylinderfläche kann hierbei eine geschlossene Zylinderfläche sein. Alternativ kann die Zylinderfläche unterbrochene Zylinderflächenabschnitte aufweisen.The first radially deformable connecting piece section preferably forms a cylindrical surface enclosing the pipe end with radially deformed regions. The cylindrical surface may in this case be a closed cylindrical surface. Alternatively, the cylinder surface may have broken cylinder surface portions.
Bevorzugt weist die Zylinderfläche radial angeordnete Kreissegmente und radial angeordnete Sicken auf. Somit ist am ersten Anschlussstutzen-Abschnitt eine Wellenbördelung ausgebildet. Die Wellenbördelung kann entstehen, indem die Zylinderfläche abschnittsweise um eine zu einer Rohrachse parallelen Achse umgeformt ist.The cylindrical surface preferably has radially arranged circular segments and radially arranged beads. Thus, a shaft flange is formed on the first connection piece section. The Wellenbördelung may arise by the cylindrical surface is partially formed around an axis parallel to a tube axis axis.
Alternativ kann die Zylinderfläche bereichsweise Segmente und zwischen den Segmenten angeordnete materialfreie Zwischenräume aufweisen. Dies kann bevorzugt durch eine Biegebördelung entstanden sein, wobei bevorzugt eine Biegung um eine zur Rohrachse parallele Achse durchgeführt wurde.Alternatively, the cylinder surface can have regions and regions between the segments arranged material-free spaces. This can preferably have been created by a bending crimping, wherein preferably a bend was made around an axis parallel to the tube axis.
Eine weitere Ausführungsform der Rohrverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zylinderfläche U-förmig ausgebildet ist, wobei die Schenkel des „Us” an einem ersten, im Wesentlichen parallel zu einer z-Achse ausgebildeten, Zylinderflächenabschnitt beidseitig senkrecht zu diesem anschließende und umlaufende zweite Zylinderflächenabschnitte ausbilden. Die U-förmige Zylinderfläche ist hierbei bevorzugt durch ein Biegebördeln mit einer Biegung um eine zur Achse des Rohrendes senkrechten Achse entstanden.Another embodiment of the pipe connection is characterized in that the cylindrical surface is U-shaped, wherein the legs of the "Us" on a first, substantially parallel to a z-axis, cylindrical surface portion on both sides perpendicular to this subsequent and circumferential second cylindrical surface sections form. The U-shaped cylindrical surface is in this case preferably produced by a bending bending with a bend about an axis perpendicular to the axis of the pipe end axis.
Bevorzugt sind die Bördelformen (Segmente und Kreissegmente) am Umfang des ersten radial deformierten Anschlussstutzen-Abschnitts verteilt. Besonders bevorzugt sind diese in einer 2, 3, 4, 5, 6-fachen Ausführung verteilt. Vorzugsweise sind diese 4-fach, das heißt um 90° an einem Umfang des Rohrendes versetzt, verteilt.Preferably, the crimping forms (segments and circle segments) are distributed on the circumference of the first radially deformed connection piece section. Particularly preferred these are distributed in a 2, 3, 4, 5, 6-fold design. Preferably, these are 4-fold, that is offset by 90 ° at a circumference of the pipe end distributed.
Bevorzugt weist der Anschlussstutzen einen zweiten Anschlussstutzen-Abschnitt auf, der mit dem ersten Anschlussstutzen-Abschnitt einstückig ausgebildet ist. Bevorzugt ist der zweite Anschlussstutzen-Abschnitt am Wasserkasten des Wärmetauschers ausgebildet. Der zweite Anschlussstutzen-Abschnitt ist hierbei bevorzugt konisch ausgebildet, wobei der Konus unstetige Durchmesseränderungen aufweisen kann. Der zweite Anschlussstutzen-Abschnitt kann dabei Abschnitte unterschiedlicher Steigung aufweisen. Bevorzugt ist zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussstutzen-Abschnitt ein Absatz oder eine Anlagefläche ausgebildet, an den oder die die nach außen ragende Sicke angelehnt sein kann. Durch die Anlagefläche kann das Rohrende in seiner Längsposition entlang der Rohrachse fixiert werden. Durch die radial deformierten Abschnitte des Anschlussstutzens kann das Rohrende in einer Ebene senkrecht zur Rohrerstreckungsrichtung fixiert werden (x-y-Ebene).Preferably, the connection piece has a second connection piece section, which is formed in one piece with the first connection piece section. Preferably, the second connection piece section is formed on the water box of the heat exchanger. In this case, the second connecting-piece section is preferably conical, wherein the cone can have discontinuous changes in diameter. The second connection piece section may have sections of different pitch. Preferably, a shoulder or a contact surface is formed between the first and the second connecting piece section, to which or the outwardly protruding bead can be ajar. Due to the contact surface, the pipe end can be fixed in its longitudinal position along the pipe axis. Due to the radially deformed portions of the connecting piece, the pipe end can be fixed in a plane perpendicular to the pipe extension direction (x-y plane).
Eine fluiddichte Rohrverbindung kann durch die Anordnung eines Dichtungselementes zwischen dem Rohrende und dem Anschlussstutzen realisiert werden. Hierbei kann das Dichtungselement ein gummielastisches Dichtungselement sein, beispielsweise ein O-Ring. Das Dichtungselement ist bevorzugt zwischen der Zylinderfläche des ersten Anschlussstutzen-Abschnittes und dem Rohrende angeordnet, insbesondere einer Wand der nach außen ragenden Sicke.A fluid-tight pipe connection can be realized by the arrangement of a sealing element between the pipe end and the connecting piece. In this case, the sealing element may be a rubber-elastic sealing element, for example an O-ring. The sealing element is preferably arranged between the cylindrical surface of the first connecting piece section and the pipe end, in particular a wall of the outwardly projecting bead.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch einen Wärmeübertrager mit einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung gelöst. Der Wärmeübertrager kann hierbei in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein und mit dem Kühlmittelsystem des Kraftfahrzeuges verbunden sein oder verbunden werden. Hierbei ist die Rohrverbindung zwischen dem Wasserkasten des Wärmeübertragers und dem Kühlmittelleitungssystem angeordnet. Der Wärmeübertrager kann eine erste erfindungsgemäße Rohrverbindung am Zulauf und eine zweite Rohrverbindung am Ablauf aufweisen. Durch die Rohrverbindungen kann ein sicherer, insbesondere fluiddichter, bevorzugt kühlmitteldichter, Anschluss des Wärmeübertragers an, beispielsweise das Kühlmittelleitungssystem, und damit an den Kühlmittelkreislauf realisiert werden. Weder kaltes noch warmes Kühlmittel kann an der Verbindungsstelle austreten. Somit ist sichergestellt, dass keine Kraftfahrzeugteile im Motorbereich durch heißes Kühlmittel zerstört werden. Auch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen kann hierdurch sichergestellt werden.The object is also achieved by a heat exchanger with a pipe connection according to the invention. The heat exchanger may in this case be arranged in a motor vehicle and be connected or connected to the coolant system of the motor vehicle. Here, the pipe connection between the water tank of the heat exchanger and the coolant line system is arranged. The heat exchanger may have a first pipe connection according to the invention at the inlet and a second pipe connection at the outlet. Through the pipe connections, a secure, in particular fluid-tight, preferably coolant-tight, connection of the heat exchanger to, for example, the coolant line system, and thus to the coolant circuit can be realized. Neither cold nor warm coolant can escape at the joint. This ensures that no motor vehicle parts in the engine area are destroyed by hot coolant. The safety of the vehicle occupants can be ensured thereby.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verbindungsverfahren gelöst, bei dem zur Verbindung eines Wasserkastens eines Wärmetauschers mit einem Rohrende eines Leitungssystems, beispielsweise eines Kühlmittelleitungssystems, folgende Schritte vorgesehen sind:
- – Anordnen des Rohrendes in dem Anschlussstutzen,
- – Positionieren eines ersten Werkzeugs am ersten Anschlussstutzen-Abschnitt,
- – Umformen des ersten Anschlussstutzen-Abschnitts mittels des ersten Werkzeugs oder eines zweiten, zum Umformen des ersten Anschlussstutzen-Abschnitts geeigneten, Werkzeugs.
- Arranging the pipe end in the connecting piece,
- Positioning a first tool on the first connection piece section,
- - Forming of the first connection piece portion by means of the first tool or a second, suitable for forming the first connection piece portion, tool.
Bevorzugt erfolgt die Umformung durch eine Biegung um eine zur Rohrachse parallele Achse, wobei eine Wellenbördelung oder eine Biegebördelung erzeugt wird. Hierbei weist die Wellenbördelung radial deformierte Bereiche auf.Preferably, the deformation is carried out by a bend about an axis parallel to the tube axis, wherein a Wellenbördelung or a Biegebördelung is generated. In this case, the shaft flange has radially deformed regions.
In einer Ausgestaltung des Verbindungsverfahrens, erfolgt die Umformung durch eine Biegung um eine zur Rohrachse senkrechte Achse, wobei eine Biegebördelung erzeugt wird.In one embodiment of the connection method, the deformation takes place by a bend about an axis perpendicular to the tube axis, wherein a bending flange is generated.
Durch das erfindungsgemäße Verbindungsverfahren kann eine sichere, ortsfeste Rohrverbindung hergestellt werden. Durch eine Anordnung eines Dichtungselementes zwischen dem ersten Anschlussstutzen-Abschnitt und dem Rohrende, kann die Rohrverbindung fluiddicht, insbesondere kühlmitteldicht, sein.The connection method according to the invention makes it possible to produce a secure, stationary pipe connection. By arranging a sealing element between the first connection piece section and the pipe end, the pipe connection can be fluid-tight, in particular coolant-tight.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.Further advantageous embodiments are described by the following description of the figures and by the subclaims.
Kurze Beschreibung der Figuren der ZeichnungBrief description of the figures of the drawing
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail on the basis of at least one embodiment with reference to the figures of the drawing. Show it:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Eine Schnittlinie
Zwischen einer Rohraußenumfangsfläche
Die dritte Ausführungsform
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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